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“海上巨無霸”誕生記
2018-07-27 15:02:36 來源: 瞭望東方周刊
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  P67是目前中國為國外交付的工程量最大、最復雜、技術要求最高的世界級FPSO項目

位于山東青島的P67建造基地

  航行到了哪裏?航行速度是多少?航行海域的天氣狀況?

  過去一個多月裏,金曉劍時刻關注著P67的動向。

  巴西時間7月18日21時,P67按計劃順利抵達巴西裏約港。接到消息的那一刻,盡管在意料之中,金曉劍依舊松了一口氣。

  金曉劍是海洋石油工程股份有限公司(以下稱“海油工程”)董事長。他所牽挂的P67,是我國首個自主集成對外交付的世界級FPSO(海上浮式生産儲卸油裝置),也是目前對外交付的工程量最大、最復雜、技術要求最高的FPSO項目。

  2018年5月31日,經過三年的精心建造後,P67順利完工,駛離位于山東青島的海油工程建設基地,前往萬裏之外的目的國巴西。

  “P67位居世界最大FPSO之列,承攬如此大規模的項目在中國海洋工程領域尚屬首次。”金曉劍對《瞭望東方周刊》説,它的成功交付標志著中國已完全具備自主進行超大型浮式生産儲油輪建造、設計和調試的全套能力。

  在他看來,P67帶來的更深遠意義在于促進了中國在重大裝備領域的技術進步,助推了“中國制造”走出去,進一步增強了中國與“一帶一路”沿線國家在能源領域的合作。

  為二手項目挑出3000多項錯誤

  FPSO是當今全球海上油氣田開發的主流生産裝置,能對原油天然氣進行初步加工、儲存和外輸,是集人員居住與生産指揮係統于一體的綜合性大型海上油氣生産基地,被外界形象地喻為“海上油氣處理廠”。

  P67最大排水量達35萬噸,最高年産量相當于四分之一個大慶油田,被人們形象地稱作“海上巨無霸”。

  P67的所有者是巴西國家石油公司(以下稱“巴油公司”)。2009年,國際原油市場供不應求,油價飆升,巴西順勢推出了“8條船(P66~P73)”自建自營計劃,希望通過打造超大規模的FPSO來大幅提升石油産量,P67便是其中之一。但後來因為種種原因,P67項目被迫停工。之後,巴油公司將目光投向海外,在全球范圍內尋找可以接手P67項目的承包商。

  P67是個不折不扣的大工程,建造難度極高,挑戰非常大,全球范圍內有能力承擔這一工程的公司屈指可數,且因是二手工程,工期緊張,很多公司不願接手。最終,來自中國的海油工程憑借過硬的技術實力、裝備制造能力以及在俄羅斯亞馬爾液化天然氣項目上的成功實踐獲得了認可。

  2015年5月,海油工程中標P67項目轉讓工作,全權負責從設計、採辦、建造到集成、調試的所有環節,成為總包商。“我們既有能力,也有信心能把它幹好。”楊健説。

  P67的建造包括上部油氣處理模塊(信息鏈接1)和船體兩部分。接手前,船身已完成了80%;上部17個模塊中,10個模塊將由3家巴西承包商、1家亞洲承包商承建,然後運輸到青島集成安裝,剩下的7個模塊則由海油工程負責建造。

  “聽起來好像已經完成了很多工作,實際並非如此。”金曉劍説,他在翻看巴方提供的資料時發現,原承包商存在著施工管理混亂、工作界面不清晰、過往完工質量不合格等諸多問題。

  為此,海油工程的P67項目負責人陶付文帶著團隊前後去了7趟巴西,與巴油公司和原承包商進行溝通,以摸清P67的真實情況;海油工程甚至還專門成立了校核工作小組,針對原承包方遺留的問題展開逐項甄別。

  “整個P67建造過程中使用的鋼材量相當于3萬輛小汽車,電纜長度相當于北京到天津距離的十倍,即便只是對設計圖紙進行核對,工作量也非常巨大。”陶付文對《瞭望東方周刊》説。

  他告訴本刊記者,復核中,海油工程團隊矯正了電纜清冊、布線圖等處設計中存在的3000余項錯誤,修正電纜20萬米、儀表用取壓管9276米、管接頭1117個,為後期的建造環節節省了950萬元的材料成本。

  “大項目不一定是好差事,二手項目也遠沒有想象中的那麼簡單。”金曉劍感慨地説。

海油工程董事長、黨委書記、總裁金曉劍現場調研巴油項目

  給輸油管“穿上”鎧甲

  在海油工程在和巴油公司簽訂合同後不久,P67的船體便由巴西南部的裏奧格蘭德船廠拖至青島的海油工程建設基地。

  第一眼看到P67時,海洋石油工程(青島)有限公司的技術部副經理李家福幾乎傻眼。他實在難以將眼前這只銹跡斑斑的龐然大物跟傳聞中的“海上巨無霸”劃上等號。

  “P67被擱置了很長時間,船體都已經生銹了。”李家福對《瞭望東方周刊》説,他們當時需要做的第一件事就是,為船身主甲板上剩余的1.6萬平方米區域去漆除銹。

  常規的噴砂工藝,是利用高速噴射束將噴料,如銅礦砂、金剛砂等顆粒噴射到船體的漆皮上,使漆皮的外表發生變化,然後再通過外力打掉,實現去漆除銹的目的。

  但問題是,如此強力的噴砂不僅會使黑色顆粒物漫天飛揚,嚴重污染空氣,而且要完成如此大面積的清理工作,需要花費很長時間以及大量人力。“我們希望找到一個更省時省力高效的方法。”李家福説。

  他想到了遠洋船只。船只出海太久,船身也會附著大量的海洋生物,而清理這些附著物的辦法就是利用高壓水射流。盡管清理海洋生物遠比油漆容易,但如果能提高高壓水的射流重量,或許就能清理油漆。

  順著這個思路,李家福和整個技術團隊作了更為深入的研究和數次實地測試,最終提出了超2000公斤的超高壓水射流技術——借助高壓水的極大衝力使船體表面的涂層剝離。

  “一方面降低了粉塵污染,另一方面衝刷産生的廢水經過回收、凈化實現了循環利用。”李家福説,這一技術的出現攻克了無塵噴砂和交叉作業施工兩大難題,開創了國內海洋工程行業超高壓水射流除銹的先例。

  這當然不是海油工程在P67建造過程中基于環保要求進行的唯一技術創新。另一個更為典型的案例是P67上凈高82米的火炬塔。

  熊熊燃燒的火炬塔常被視作海上石油開採平臺的標志。長久以來,原油處理過程中分離出來的可燃氣都是火炬源源不斷的燃料,這些伴生氣通過露天燃燒的方式被統一處理,最後揮發至高空。

  為避免向空中排放廢氣,海油工程另辟蹊徑,參考國外海洋石油工程的領先技術,採用火炬氣回收裝置,在正常工況下,火炬氣並不通過燃燒方式排放,而是重新循環回到係統中;同時,海油工程還克服岩下高壓,將伴生氣中的二氧化碳分離後回注到油層進行回收利用,實現了正常工況下“零碳排放”的世界級環保工藝。

  “除了在環保上的突破,我們還針對設備的安全性作了諸多創新。”李家福説。

  以P67一側安裝的輸油用立管為例,為確保這種立管輸送原油的安全性,海油工程項目團隊發動技術人員進行了長時間的技術攻關,才找到性能最優的定向噴射法蘭保護罩,這也是其在國內的首次應用。

  法蘭保護罩是一種可阻燃、耐腐蝕的設備,猶如“鎧甲”一般,安裝在立管法蘭(軸與軸之間相互連接的零件,用于管端之間的連接)外部,具有被動防火的功能。

  “一旦立管上的法蘭連接處出現可燃氣體泄漏,該裝置將可自動將泄漏氣體導出至船體外側,使船體和立管區免受火災影響。”陶付文説。

P67內部的施工場景

  模塊怎樣成為不倒翁

  對于一項如此龐大的工程來説,任何一個環節的差錯都有可能帶來嚴重後果。在過去三年的建造過程中,海油工程的技術團隊需要定期對建設中或者已建好的組件進行檢測,以確定金屬材料或部件內部的裂紋或缺陷情況。

  “以前,我們常用的檢測手法是射線照射檢驗,但因射線是放射源,使用時需要拉警戒線,30米或者50米之內都不能進人,會影響工期。”P67項目的副經理王聖強對《瞭望東方周刊》説。

  他和團隊一直尋求找到一種可替代射線照射檢驗的新方法,以規避前者使用過程中存在的弊端。在多方探索後,他們找到了一種簡稱PAUT的超聲相控陣無損檢測技術。

  “超聲波對人體無害,且使用時不用隔離,穿透性也很強,在質量檢驗工效、檢驗準確性以及施工安全性上都較射線照射檢驗有很大提升。”王聖強説,在一些特殊部件上,PAUT技術也存在局限,需要技術攻關。

  以焊接檢驗為例,海油工程的技術團隊就成功克服了PAUT技術在小徑管和不銹鋼材料上的應用難題,將該技術應用到1寸不銹鋼小管焊口的質量檢測中,實現了在國內海洋船舶工程領域的首次應用,將檢驗效率提升了近十倍。

  “2017年,PAUT技術累計實現檢驗焊口1590道,節省了6000工時的檢驗時間,為P67項目的如期交付贏得了寶貴時間。”楊健説。

  事實上,在P67身上,開創先例的不止有PAUT技術。在破解將總重達25000多噸、高度超過七層樓的模塊固定在甲板上這一難題時,海油工程的技術團隊還發明了球形支座。

  由于P67的船體需要常年在海上作業,時常會受到風浪的影響而搖擺不定。這種情況下,模塊與船體的穩定連接就顯得格外重要。“國際通用的是焊接技術。不過,這種連接方式在船體長時間晃動中還是會使得兩者開裂。”王聖強説。

  唯一的方法就是,讓模塊也能在與墩位的連接上實現同步滑移。在嘗試了幾十次後,整個團隊終于找到了可行方案,他們巧妙地借鑒了跨海大橋的墩位連接技術,在模塊和船體墩位的連接處放置了一個貼合墩位和模塊底部的曲面,稱之為球形支座。

  巴油公司曾建議用樹脂來進行球形支座的找平,但這個方案很快就被海油工程否定。“樹脂需要的凝固時間太長,根本不能滿足模塊吊裝的工期要求,經過我們的研究和嘗試,採用機加工墊板更為高效。”楊健説。

  同時,為保證模塊不會大幅度晃動,技術團隊還特意在前後左右的運動軌跡上加了相應的擋板。這樣一來,模塊便可像不倒翁一樣,只能在一定范圍內來回滑移。

  “球形支座是海油工程在國內首次創新應用的一種連接模塊和甲板之間的緩衝裝置,安裝平整度誤差不超過0.2毫米。”楊健説,P67就是在如此精確的要求中一步步完成建造的。

  把“大家夥”“駝”到巴西

  P67建造完成後面臨的另外一個難題是,如何把這艘甲板面積相當于3個標準足球場的“大家夥”成功運到地球另一端的巴西。

  因為P67沒有動力,不能在海上自航。要實現遠洋運輸,只有兩種方式:一種是將它像貨物一樣裝到有自航能力的半潛運輸船上“幹拖”;另一種是由拖輪直接在海上拉著它前進的“濕拖”。

  三年前,P67船體從巴西送到青島建造時採用的便是濕拖方式,上萬公裏的運輸過程中兩條拖輪交互作業,平均航速只有5節,整個航程長達113天。“耗時費力,所以我們這次選擇的是幹拖。”陶付文説。

  幹拖的最大優勢是“快”。承載此次幹拖作業的“先鋒號”是世界上最大的半潛船,總長275米,載重11萬噸,最大航速達12節。由此估算,P67 返航時可節省約50天的航期。

  此外,幹拖還可最大程度上減少航行過程中海水衝擊對船體造成的損傷。“P67幹拖重量達9.8萬噸,幹拖方式將創造航行距離最長和載重最大的世界紀錄。”楊健説。

  當然,幹拖的前提是,先讓P67與先鋒號半潛船合體。簡單來説,就是把P67裝載到先鋒號上。而這個浮裝裝船環節也被業內認為是最危險、事故最多發,同時也是關係到此後遠洋運輸順利與否的最重要環節。

  “裝船本身的技術難度就很大,比如P67需精準就位在先鋒號僅300毫米寬的墊木上,且允許的誤差僅有150毫米。如此小的誤差對于裝載P67這樣龐大的船體來説實在不易。”楊健説。

  技術之外,裝船過程中還存在著很多不確定因素。因為兩艘船均處于漂浮狀態,不可避免地會同時受到風、浪、流從不同方向帶來的影響。楊健説,為了降低洋流帶來的負面影響,他們只得將裝船時間放在僅約2個小時的平潮期。

  在正式裝船前的8小時,海油工程的項目團隊便來到現場做準備,測試裝船定位和潮水的流向。此時,先鋒號也開始下潛至比P67吃水還深的水下,以避免雙方發生碰撞。

  2018年5月26日下午2點30分,裝船作業正式開始。在11艘船的密切配合下,耗時約3個小時,P67最終在下午5點18分與先鋒號完美合體。如果算上準備時間,P67的整個裝船過程持續了近20個小時。

  直到此時,包括楊健在內的整個團隊才放下緊繃的神經,擊掌慶祝。五天後的5月31日,先鋒號“馱著”P67離開青島,駛向湛藍的大海。為確保遠洋運輸過程中的安全性,海油工程給P67配置了世界上最先進的氣象導航服務,並在沿途各大洋設置了應急避風港和補給點。

  到達裏約港後的P67,在巴西海軍登船檢查後,與海油工程正式完成了交接。隨後,它將前往巴西東南海域桑托斯盆地鹽下油田,進入“工作”狀態。即便如此,海油工程的工作仍未終止,他們還需跟蹤觀察P67上各項設備的運轉情況,確保其運作良好。

  談起過去三年建造P67的過程,金曉劍感慨頗多,“我們動用了集團內外所有的可用資源,組建了上千人的跨部門團隊,在建造過程中進行了120多項技術和工藝創新,才最終交出完美答卷。”

  “技術進步需要的是艱苦奮鬥的精神和持之以恒的毅力。只要我們腳踏實地去做,就一定能做出成績。”他説,海油工程一定會繼續努力,爭取成為全球海洋工程領域的佼佼者。(《瞭望東方周刊》記者金風 王元元 特約撰稿梁寶熒/山東青島報道)

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